一种投影装置及方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种投影装置，包括：投影腔、光源、扫描电机和处理器；所述光源和所述扫描电机位于所述投影腔内部，所述处理器分别与所述光源和所述扫描电机连接；所述扫描电机的扫描镜面上有反射层，所述反射层用于反射所述光源发出的光线。采用本发明实施例，具有可增大光线的反射范围，扩大投影视角的优点。
【专利说明】
_种投影装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种投影装置及方法。
【背景技术】
[0002]当前，近眼光场显示用于增强现实(Augmented Real ity，简称AR)和虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)等技术，可以带来更加逼真的3D显示效果，进而成为了未来3D显示技术的发展趋势。在光场显示技术中，宽视角微投影器件是生成光场的基础部件，正在被许多厂家投入研究。在数字光处理(Digital Light ProCeSsing，DLP)系统中，数字微镜元件(Digital Mirror Device，DMD)的尺寸决定了投影视场(Field Of View，F0V)大小，SP，DMD尺寸越大得到的投影FOV越大，DMD尺寸越小得到的投影FOV越小。然而，目前的半导体制造工艺使得DMD尺寸难以做大，现有的DLP投影系统的投影FOV受DMD尺寸的限制，投影FOV对应的投影视角过小，难以满足用户观影的需求。此外，大尺寸的DMD价格昂贵，通过改进DMD尺寸来实现投影FOV的范围扩大的实现成本高。
[0003]现有技术一米用微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicaISystem，MEMS)来做投影，通过压电陶瓷电机或者电磁技术驱动镜片进行扫描，镜片绕中心旋转。然而，通过镜片绕中心旋转来进行扫描，投影FOV受镜子的最大旋转角度限制，并且现有的镜子的最大旋转角度较小，使得投影FOV对应的投影视角依然较小，无法满足用户的观影需求。
[0004]现有技术二采用光纤扫描投影技术来做投影，通过微型电机驱动光纤达到共振状态，通过光纤扫描来获取较大的投影视角，以此来获取能够满足用户观影的投影FOV的需求。然而，现有技术通过微型电机驱动光纤达到共振状态对装配要求较高，包括光纤伸出的长短、材料以及电机的位置都会影响到整个系统的共振频率，操作难度高，实现成本高。
【发明内容】
[0005]本申请提供了一种投影装置及投影方法，可增大光线的反射范围，扩大投影视角。
[0006]第一方面提供了一种投影装置，其可包括:
[0007]投影腔、光源、扫描电机和处理器；
[0008]所述光源和所述扫描电机位于所述投影腔内部，所述处理器分别与所述光源和所述扫描电机连接；
[0009]所述扫描电机的扫描镜面上有反射层，所述反射层用于反射所述光源发出的光线。
[0010]本申请提供的投影装置可在投影腔中设置扫描电机，在扫描电机的扫描镜面上设置反射层。通过处理器驱动扫描电机进行扫描，并通过扫描电机的扫描镜头上的反射层将光源发出的光线反射出投影腔。通过反射层反射光源发出的光线，可增大光线的反射范围，进而可扩大投影视角，提高投影装置的用户体验。
[0011]结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述反射层包括:电镀涂层、蒸汽镀涂层或粘合反光片中的至少一种。
[0012]本申请提供的投影装置可采用电镀的方式在扫描电机的扫描镜头上镀上可反射涂层，也可采用蒸汽镀的方式在扫描电机的扫描镜头上镀上可反射涂层，或者在扫描电机的扫描镜头上添加粘合反光片，提高了反射层的形式多样性，增强了投影装置的适用性。
[0013]结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述反射层覆盖的扫描镜面的形状为圆弧曲面。
[0014]本申请在圆弧曲面状的扫描镜头上添加反射层，使得反射出投影腔的光线的扫描范围大于扫描电机本身的扫描范围。
[0015]结合第一方面至第一方面第二种可能的实现方式中任一种，在第三种可能的实现方式中，所述投影腔由底部、顶部和内壁构成；
[0016]所述投影腔的顶部有扩散层，所述扩散层用于将所述反射层反射过来的光线扩散出所述投影腔。
[0017]本申请可在投影腔的顶部设置扩散层，通过扩散层将反射层反射过来的光线扩散出投影腔，进一步扩大了投影视角，可提高用户体验。
[0018]结合第一方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述扩散层包括:透镜层，或者光栅层。
[0019]本申请提供的扩散层可包括透镜层或者光栅层等，提高了扩散层的选择多样性，增强投影装置的适应性。
[0020]结合第一方面至第一方面第二种可能的实现方式中任一种，在第五种可能的实现方式中，所述投影腔由底部、顶部和内壁构成；
[0021]所述光源位于所述投影腔的内壁上，所述扫描电机位于所述投影腔的内壁与所述投影腔的底部的衔接边上。
[0022]本申请提供的投影装置可将光源设置在投影腔的内壁上，将扫描电机设置在投影腔的内壁和投影腔的底部的衔接边上，可增大光源发出的光线照射到扫描电机上的照射范围，进而可提高照射在反射层上的入射光线通过反射层反射出去的范围。
[0023]结合第一方面第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述投影系统还包括:感光器件和反馈单元；
[0024]所述感光器件位于所述投影腔的内壁或者所述投影腔的底部，所述反馈单元一端与所述感光器件相连，所述反馈单元另一端与所述处理器相连。
[0025]本申请提供的投影装置可将感光器件设置在投影腔的内壁和投影腔的底部，进而可更好地采集扫描电机在光源的照射下投射在感光器件上的阴影，并通过反馈单元反馈给处理器，以通过处理器调整投影装置的工作模式，增强了投影装置的可控制性，进而提高投影装置的适用性。
[0026]结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述扫描电机用于根据所述处理器设定的指定扫描模型进行旋转扫描，所述反射层的覆盖面积的直径小于或者等于所述扫描电机的旋转线速度和所述光源的脉冲宽度的乘积。
[0027]本申请提供的投影装置可通过扫描电机的旋转扫描来扩大反射层的反射范围，反射层的覆盖面积的直径由扫描电机的旋转线速度和光源的脉冲宽度决定，可保证投影装置投影得到的图像的清晰度，提高投影装置的用户体验。
[0028]第二方面，提供了一种投影方法，其可包括:
[0029]扫描电机根据指定扫描模式进行旋转扫描；
[0030]当光源发出的光线照射到所述扫描电机的扫描镜面上时，所述扫描电机通过所述扫描镜面上的反射层反射所述光线。
[0031]结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述指定扫描模式包括:Z字形扫描模式、螺旋形扫描模式或者圆圈形扫描模式中的至少一种。
[0032]结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述反射层覆盖的扫描镜面的形状为圆弧曲面；
[0033]所述圆弧曲面确定的圆弧与所述扫描电机旋转扫描时确定的扫描圆弧为共心圆弧。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本发明实施例提供的投影装置的一结构示意图；
[0036]图2是本发明实施例提供的投影装置的另一结构示意图；
[0037]图3是本发明实施例提供的投影装置的另一结构示意图；
[0038]图4是本发明实施例提供的投影方法的流程示意图；
[0039]附图标记:
[0040]I一投影腔，11一投影腔底部；
[0041]12—投影腔顶部，13—投影腔内壁；
[0042]3一扫描电机，31—反射层；
[0043]4 一处理器，41 一反馈单元；
[0044]2—光源，5—凸面反射面；
[0045]6一投影视角I对应曲线，61—投影视角2对应曲线；
[0046]7 一扩散层，8—感光器件。
【具体实施方式】
[0047]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048]参见图1，是本发明实施例提供的投影装置的一结构示意图。本发明实施例提供的投影装置，包括:投影腔1、光源2、扫描电机3和处理器4。
[0049]具体实现中，上述投影腔I可包括圆柱体投影腔、正方体投影腔、长方体投影腔或者正六边体投影腔等多边体投影腔，具体可根据实际应用场景需求或者装置的制造工艺确定，在此不做限制。图1所示的投影腔为投影腔的正视图，图1所示示意图仅用于更好地描述投影装置的结构特征，更多的示意图具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
[0050]具体实现中，上述投影腔可由底部11、顶部12和内壁13构成。其中，若投影腔I为圆柱体投影腔，上述内壁13则为投影腔的侧面，该侧面的展开图为矩形。若上述投影腔I为正方体投影腔或者长方体投影腔，上述内壁13则为投影腔的四个侧面，所有侧面均为了一个正方形或者长方形。若上述投影腔I为正六边体投影腔等多边体投影腔，上述内壁13则为投影腔的六个侧面，所有侧面均为一个矩形。上述投影腔I的内壁13的具体形状可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
[0051]上述光源2和扫描电机3位于投影腔I内部。具体的，上述光源2设置于投影腔的内壁13上，扫描电机3设置于投影腔的内壁13与投影腔的底部11的衔接边上。具体的，若投影腔I为圆柱体投影腔，光源2设置在投影腔的内壁13上的任一位置，扫描电机3则可设置在光源2发出的光线的照射范围内。若投影腔I是多边体投影腔，光源2可设置在投影腔的内壁13的任意一个侧面上，扫描电机3则可设置在光源2所处侧面的对称面上，或者光源2所处侧面的对称面及其相邻面等位置。上述光源2所处侧面的对称面或者光源2所处侧面的对称面及其相邻面为光源2发出的光线的照射范围内的任意面。上述扫描电机3的固定脚可设置在投影腔I的内壁13上，扫描电机3的固定脚也可设置在投影腔I的底部11上。扫描电机3的具体设置方式可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
[0052]上述扫描电机3的扫描镜面上有反射层31。上述反射层31用于反射光源2发出的光线，以将光源2发出的光线反射出投影腔I。具体的，上述反射层31的材质可包括电镀涂层、蒸汽镀涂层或者粘合反光片等。其中，上述电镀涂层具体可为电镀金属层，上述蒸汽镀涂层具体可为蒸汽镀金属层。上述反射层31的制作方式和材质具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
[0053]进一步的，上述反射层31覆盖在扫描镜面上的覆盖面形状可包括圆形、等边多边形或者不规则图形等，具体可根据投影装置的制造工艺确定，在此不做限制。在本发明实施例中，反射层31的覆盖面的最大直径等于扫描电机3旋转扫描时的旋转线速度和光源的脉冲宽度的乘积，可保证投影图像的清晰度，提高投影图像的显示效果。若反射层31的覆盖面为圆形，则圆形的直径即为覆盖面的最大直径。若反射层31的覆盖面为等边多边形，则等边多边形的中心到各个角的直线为最大直径。若反射层面31的覆盖面为不规则图形，则可将不规则图形划分为多个规则小图形，规则小图形中的最大直径为覆盖面的最大直径，其他规则小图形的直径小于覆盖面的最大直径。其中，上述脉冲宽度决定了反射光线形成的投影图像的分辨率。若反射层31的覆盖面的最大直径过大，则将使得投影图像变模糊。若反射层31的覆盖面积的最大直径过小，则将使得投影图像的像素点分布不连续，影响图像的显示效果。
[0054]进一步的，上述反射层31覆盖的扫描镜面的形状可为圆弧曲面，圆弧曲面确定的圆弧跟扫描电机3旋转扫描时确定的扫描圆弧为共心圆弧。扫描电机3进行旋转扫描时可使扫描电机3的扫描镜面上的反射层31的运动轨迹形成凸面反射面，如图1中的凸面反射面5，可使得反射出投影腔的光线的扫描范围大于扫描电机本身的扫描范围。上述凸面反射面5与反射层31覆盖的扫描镜面的形状确定的曲面圆弧为共心圆弧。当反射层31的面积足够小时，反射层31覆盖的扫描镜面的形状则近似为平面。其中，当反射层的面积足够小时，反射层覆盖的扫描镜面对应的圆弧的圆心角为Θ，并且满足sin0约等于Θ。
[0055]上述处理器4可设置在投影腔I内部，也可设置在投影腔I外部，在此不做限制。下面将以处理器设置在投影腔I外部为例进行说明。处理器4分别和光源2和扫描电机3连接。
[0056]具体实现中，处理器4可预先设定驱动扫描电机3进行旋转扫描的扫描模型，并存储到投影装置的存储器(图1中未示出)中。当投影装置开启工作模式时，处理器4则可从存储器中获取上述扫描模型输出的指定扫描模式，并根据上述指定扫描模式驱动扫描电机3进行旋转扫描。具体的，处理器4可根据预设的指定扫描模式确定扫描电机进行旋转扫描的转动方向、扫描频率以及所需的扫描电压大小等扫描参数，进而可根据上述扫描参数驱动扫描电机进行旋转扫描。其中，上述指定扫描模式可包括:Z字形扫描模式、螺旋形扫描模式或者圆圈形扫描模式等，在此不做限制。
[0057]进一步的，具体实现中，处理器4还可根据扫描电机3旋转扫描过程中扫描镜面与光源2的相对位置关系，确定光源发出的光线照射扫描镜面时扫描镜面的反射层31上入射光线的方向，进而可确定反射层31将上述入射光线反射出去时的反射光线的方向。处理器4确定了反射光线的方向之后，则可根据存储器中存储的待投影图像的数据确定光源发出的光线的光线参数，以使反射光线形成的图像与上述待投影图像相同。其中，上述光线参数包括:光线强度和光线颜色等。处理器4确定了光线参数之后，则可根据上述光线参数驱动光源2生成上述光线参数对应的光线并照射入所述投影腔I中，以通过扫描电机的扫描镜面上的反射层31将光线反射出投影腔I。
[0058]例如，假设在时刻A，扫描电机3旋转扫描到位置Al(图1中的实线位置)，处理器4可根据扫描电机3的位置Al和光源2的位置，确定此时光源2发出的光线照射在反射层31上的入射光线的入射角度α?。进一步的，处理器4可根据入射角度α?确定入射光线经过反射层31反射得到的反射光线的反射角度，进而可根据待投影图像的数据确定该反射角度投影需要的光线强度和光线颜色等光线参数。假设在时刻B，扫描电机3旋转扫描到位置BI (图1中的虚线位置)，处理器4可根据扫描电机3的位置BI和光源2的位置，确定此时光源2发出的光线照射在反射层31上的入射光线的入射角度α2。进一步的，处理器4可根据入射角度α2确定入射光线经过反射层31反射得到的反射光线的反射角度，进而可根据待投影图像的数据确定该反射角度投影需要的光线强度和光线颜色等光线参数。
[0059]投影装置通过扫描电机3的旋转扫描和反射层31反射光线来使得反射出投影腔的光线的扫描范围大于扫描电机本身的扫描范围，进而得到较大范围的投影视角(假设为投影视角I)，如曲线6对应的圆心角(图1中未示出)。其中，上述曲线6对应的圆心角可根据扫描电机3的反射层在时刻A反射出去的反射光线的反射角度，以及扫描电机3的反射层在时亥IjB反射出去的反射光线的反射角度确定，具体角度大小可根据实际应用场景确定，在此不再赘述。
[0060]参见图2，图2是本发明实施例提供的投影装置的另一结构示意图。
[0061]在一些可行的实施方式中，本发明实施例提供的投影装置还包括扩散层7。其中，上述扩散层7可包括:透镜层或者光栅层等，具体可根据实际制造工艺确定，在此不做限制。进一步的，上述扩散层7的厚度以及尺寸等参数也可根据实际应用场景需求和制造工艺等因素确定，在此不做限制。
[0062]具体实现中，上述扩散层7设置于投影腔的顶部12，用于将反射层31反射过来的光线扩散出投影腔，得到更大的投影视角(假设为投影视角2)，如曲线61对应的圆心角(图2中未示出)。其中，上述曲线61对应的圆心角可根据扫描电机3的反射层31在时刻A反射出去的反射光线的反射角度、扫描电机3的反射层31在时刻B反射出去的反射光线的反射角度，以及扩散层7的材质的光线扩散参数(例如透镜的折射率等)确定，具体角度大小可根据实际应用场景确定，在此不再赘述。
[0063]参见图3，图3是本发明实施例提供的投影装置的另一结构示意图。
[0064]在一些可行的实施方式中，本发明实施例提供的投影装置还包括感光器件8和反馈单元41。上述感光器件8设置于投影腔I的内壁13，或者设置于投影腔I的底部11，或者设置于投影腔I的内壁13和底部U。其中，若投影腔I为圆柱体投影腔，则上述感光器件8可设置在扫描电机3的固定脚所在位置确定的指定面积大小的内壁上。例如，假设扫描电机3的固定脚所在的位置为投影腔I内壁上的位置M，则可以M为中心确定与投影腔I的内壁13和底部11的衔接边的平行线L。假设平行线L的长为a，投影腔I的高度(即内壁13展开图的宽度)为b，则可将a*b的面积确定为扫描电机3的固定脚所在位置确定的指定面积大小。上述感光器件8可设置在上述指定面积大小的内壁上。若投影腔I为多边体投影腔，扫描电机3的固定脚设置在内壁13包含的多个侧面中的某一个，假设为侧面I，则可将感光器件8设置在侧面I上。具体实现中，上述感光器件8在投影腔I的内壁或者底部的位置可根据扫描电机3的设置位置确定。当光源2发出的光线照射在扫描电机3上时，扫描电机3的扫描镜面将光源2的光线发射出去使得扫描电机3在投影腔I的底部或者内壁形成了阴影。感光器件8可设置在扫描电机3在投影腔I的底部或者内壁形成的阴影的范围内任意位置，用于感应扫描电机3的扫描镜面的阴影。
[0065]上述反馈单元41 一端与感光器件8相连，反馈单元41另一端与处理器4相连。上述反馈单元41用于根据感光器件8感应到的阴影计算扫描电机3的扫描镜面的位置并反馈给处理器4。处理器4将反馈单元41反馈的扫描镜面的位置的测量值和预设的扫描模型估计的扫描镜面的位置的测量值进行比较，确定两个位置的测量值的差值，进而可根据上述差值修正扫描模型。通过反馈单元41的反馈来修正扫描模型，提高扫描模型估计扫描镜面的位置的准确性，进而可提高投影的图像的质量，增加系统的鲁棒性。
[0066]参见图4，是本发明实施例提供的投影方法的流程示意图。本发明实施例提供的投影方法，包括步骤:
[0067]SlOl，扫描电机根据指定扫描模式进行旋转扫描。
[0068]S102，当光源发出的光线照射到所述扫描电机的扫描镜面上时，所述扫描电机通过所述扫描镜面上的反射层反射所述光线。
[0069]在一些可行的实施方式中，所述指定扫描模式包括:Z字形扫描模式、螺旋形扫描模式或者圆圈形扫描模式中的至少一种。
[0070]在一些可行的实施方式中，所述反射层覆盖的扫描镜面的形状为圆弧曲面；
[0071]所述圆弧曲面确定的圆弧与所述扫描电机旋转扫描时确定的扫描圆弧为共心圆弧。
[0072]具体实现中，上述投影方法中扫描电机所执行的实现方式可参见上述实施例中所描述的扫描电机的实现方式，在此不再赘述。
[0073]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等ο
[0074]以上所掲露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种投影装置，其特征在于，包括:投影腔、光源、扫描电机和处理器； 所述光源和所述扫描电机位于所述投影腔内部，所述处理器分别与所述光源和所述扫描电机连接； 所述扫描电机的扫描镜面上有反射层，所述反射层用于反射所述光源发出的光线。2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述反射层包括:电镀涂层、蒸汽镀涂层或粘合反光片中的至少一种。3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述反射层覆盖的扫描镜面的形状为圆弧曲面。4.如权利要求1-3任一项所述的投影装置，其特征在于，所述投影腔由底部、顶部和内壁构成； 所述投影腔的顶部有扩散层，所述扩散层用于将所述反射层反射过来的光线扩散出所述投影腔。5.如权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述扩散层包括:透镜层，或者光栅层。6.如权利要求1-3任一项所述的投影装置，其特征在于，所述投影腔由底部、顶部和内壁构成； 所述光源位于所述投影腔的内壁上，所述扫描电机位于所述投影腔的内壁与所述投影腔的底部的衔接边上。7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述投影系统还包括:感光器件和反馈单元； 所述感光器件位于所述投影腔的内壁或者所述投影腔的底部，所述反馈单元一端与所述感光器件相连，所述反馈单元另一端与所述处理器相连。8.一种投影方法，其特征在于，包括: 扫描电机根据指定扫描模式进行旋转扫描； 当光源发出的光线照射到所述扫描电机的扫描镜面上时，所述扫描电机通过所述扫描镜面上的反射层反射所述光线。9.如权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述指定扫描模式包括:Z字形扫描模式、螺旋形扫描模式或者圆圈形扫描模式中的至少一种。10.如权利要求8所述的投影方法，其特征在于，所述反射层覆盖的扫描镜面的形状为圆弧曲面； 所述圆弧曲面确定的圆弧与所述扫描电机旋转扫描时确定的扫描圆弧为共心圆弧。
【文档编号】G03B21/20GK105842971SQ201610370520
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】林涛
【申请人】华为技术有限公司